Розумна структура деталі може запобігти багатьом ливарним дефектам. Щоб забезпечити високу-якісне лиття, слід враховувати наступні аспекти щодо вимог до конструкції деталей:
**1. Мінімальна товщина стінки виливків**
За конкретних умов лиття мінімальна товщина, при якій ливарний сплав може повністю заповнити форму, називається мінімальною товщиною стінки виливка. Щоб забезпечити здатність сплаву заповнювати форму та уникнути дефектів, таких як збій або холодне замикання, товщина стінки виливка не повинна бути меншою за мінімальну товщину. Мінімальна товщина стінки залежить від таких факторів, як спосіб лиття, ливарний сплав, структура деталі, температура заливки та властивості форми.
**2. Критична товщина стінки виливків**
У той час як збільшення товщини стінки відливки покращує здатність сплаву заповнювати форму, це також може призвести до дефектів, таких як усадочні порожнини, пористість, груба мікроструктура та сегрегація, які погіршують механічні властивості відливки. Для різних ливарних сплавів існує критична товщина стінки. За межами цієї критичної товщини стінки механічні властивості виливка не збільшуються пропорційно товщині, а натомість значно зменшуються. Для виливків з ковкого чавуну товщина стінки не повинна бути надто великою, щоб забезпечити виробництво заготовок з білого чавуну. Для виливків із ковкого чавуну надмірно товсті секції можуть призвести до флотації графіту та дегенерації вузлуватих структур, що призведе до поганої вузлової структури та значного погіршення механічних властивостей. Тому товщина стінки виливків з ковкого чавуну також повинна бути в розумних межах.
Конструкція виливків повинна науково визначати товщину стінки на основі таких факторів, як ливарний сплав і метод, уникаючи надмірно товстих секцій. Вибираючи відповідні форми поперечного-перерізу та використовуючи ребра армування для зменшення товщини стінки, товщину стінки можна підтримувати між мінімальними та критичними значеннями, таким чином економлячи матеріал і зменшуючи вагу відливки. Критична товщина стінки тісно пов'язана зі сплавом і методом лиття. Для піщаного лиття критична товщина стінки для різних ливарних сплавів зазвичай може розглядатися як трикратна мінімальна товщина стінки.
**3. Товщина внутрішніх стінок виливків**
Умови розсіювання тепла для внутрішніх стінок виливків гірші, що призводить до повільніших швидкостей охолодження та затвердіння. У місцях з’єднання внутрішньої та зовнішньої стінок можуть легко утворюватися термічні напруги, що призведе до тріщин у відливці. Для сплавів зі значною усадкою при затвердінні внутрішні стінки також схильні до усадочних порожнин і пористості. Тому внутрішні стінки виливків повинні бути тоншими, ніж зовнішні стінки, щоб забезпечити рівномірне охолодження та мінімізувати температурні напруги, таким чином уникаючи таких дефектів, як тріщини.
**4. Переходи та з'єднання литих стін**
Товщина стінки лиття повинна бути максимально рівномірною, щоб уникнути товстих ділянок і запобігти утворенню гарячих точок. Структура виливка не повинна створювати значного опору усадці. Слід звернути увагу на переходи товщини стінки та скруглення, використовуючи поступові переходи та більші радіуси скруглення для з’єднання секцій та запобігання тріщинам, викликаним концентрацією напруги.
Типи з’єднань стінок у виливках загалом можна класифікувати на п’ять форм: K--подібні, X--подібні, H--подібні, Y--подібні та хрестоподібні--подібні. На стиках стінок збільшена товщина створює гарячі точки, що призводить до уповільнення затвердіння та таких дефектів, як концентрація напруги, тріщини, деформація, усадочні порожнини та пористість. Тому слід віддавати перевагу L--подібним з’єднанням, щоб мінімізувати та розсіяти гарячі точки та уникнути перехресних з’єднань.
Для виливків зі сплавів зі значною об'ємною усадкою, таких як сталеві виливки, які схильні до усадочних дефектів, слід ретельно перевірити структуру деталей, щоб переконатися в можливості спрямованого затвердіння.
**5. Запобігання коробленню та деформації виливків**
Тонкостінні подовжені виливки, великі плоскі виливки та подовжені коробчаті-деталі з нерівномірною товщиною стінок, наприклад станини верстатів, схильні до викривлення та деформації. Для перших двох типів деформація виникає через недостатню жорсткість конструкції та внутрішні напруги, спричинені різницею швидкостей охолодження різних поверхонь, що призводить до значного викривлення. Для останнього деформація є результатом великої різниці в товщині стінок, що викликає значні внутрішні напруги під час охолодження. Викривлення та деформацію виливків можна вирішити, покращивши структуру виливків або використовуючи шаблони зворотної деформації.
**6. Уникайте великих горизонтальних поверхонь**
Під час заливки, якщо в порожнині форми з’являється велика горизонтальна поверхня, швидкість підйому розплавленого металу значно зменшується, коли він досягає цієї області через раптове розширення поперечного-перерізу. Тривалий вплив тепла на верхню поверхню прес-форми може легко призвести до таких дефектів, як вкраплення піску, пригар-, отвори від піску та збої. Щоб пом’якшити це, горизонтальні стіни можна переробити на похилі. Якщо структурні зміни неможливі, слід застосувати техніку нахилу заливки.
